CAPITULO 15. SEGUNDA LEY DE LA TERMODINAMICA Y ... - DGEO

Cap. 15. Segunda ley de la termodinámicaQ Q∆S = − > 0(15.11)TFT CEjemplo 15.6 Una fuente fría está a 2º C y una fuente caliente a 127º C. Demostrarque es imposible que una pequeña cantidad de energía calórica, porejemplo de 10 J, pueda ser transferida desde la fuente fría a la fuente calientesin disminuir la entropía y en consecuencia violar la segunda ley de la termodinámica.Solución: se supone que durante la transferencia de calor, las dos fuentes nocambian su temperatura. El cambio en la entropía de la fuente caliente es:Q 10J∆ S = = = 0.025JKCT 400K/La fuente fría pierde calor y su cambio de entropía es:El cambio total de entropía es:CQ −10J∆ S = = = −0.036JKFT 275K/F∆S = ∆S C + ∆S F = 0.025 - 0.036 = - 0.011 J/KEsto es una contradicción al concepto de que la entropía del universo siempreaumenta en los procesos naturales. Es decir, la transferencia espontánea decalor de un objeto frío a un objeto caliente no puede ocurrir nunca jamás.15.7.3 Entropía en una expansión libre.Considerar un gas ideal en un envase aislado que ocupa inicialmente un volumenV i a la temperatura inicial T i , en un espacio separado por una división(membrana) de otra parte del mismo envase, donde hay otro espacio vacío,como se muestra en la figura 15.6. En forma repentina se rompe la membrana,de modo que el gas se expande irreversiblemente hacia la región vacía, hastaocupar un volumen fina V f . Se calculará el cambio de entropía del gas.448